射孔

5.3.完井设计的基本理论

5.3.1.完井方式

5.3.1.1射孔完井方式

套管射孔完井是钻穿油层直至设计井深，然后下面层套管至油层底部注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层某一深度，建立起油流的通道。套管射孔完井既可选择性地射开不同压力、不同物性的油层，以避免层间干扰，还可避开夹层水、底水、气顶和夹层的坍塌，具备实施分层注采和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。

尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后，下技术套管注水泥固井，而后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深，用钻具将尾管送下并悬挂在技术套管上，尾管

50，再对尾管注水泥固井，最后射孔。尾管射和技术套管的重合段一般不小于m

孔完井由于在钻开油层以前上部地层已被技术套管封固。因此，可以采用与油层相配伍的钻井液以平衡压力、欠平衡压力的方法钻开油层，有利于保护油层。此外这种完井方式可以减少套管重量和油井水泥的用量，从而降低完井成本。目前较深的油，气井大多采用此方法完井。

图5.2 套管射孔完井图5.3 尾管射孔完井

5.3.1.2裸眼完井方式

裸眼完井的最主要特点是油层完全裸露，因而油层具有最大的渗流面积。这种井称为水动力学完善井，其产能较高。裸眼完井虽然完善程度高，但使用局限性很大，例如：不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响；不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层的相互干扰；无法进行选择性酸化和压裂等。

5.3.1.3割缝衬管完井方式

割缝衬管完井方式是钻头钻至油层顶界后，先下技术套管注水泥固井，再从技术套管中下入直径小一级的钻头钻穿油层至设计井深。最后在油层部位下入预先割缝的衬管，依靠衬管顶部的衬管悬挂器（卡瓦封隔器），将衬管悬挂在技术套管上，并密封衬管和套管之间的环形空间，使油气通过衬管的割缝流入井筒。这种完井方式油层不会遭受固井水泥浆的损害，可以采用与油层相配伍的钻井液或其它保护油层的钻井技术钻开油层，当割缝衬管发生磨损或失效时也可以起出修理或更换。

5.3.1.4砾石充填完井方式

它是先将绕丝筛管下入井内油层部位，然后用充填液将在地面上预先选好的砾石泵送至绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形空间内，构成一个砾石充填层，以阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂入井的目的。砾石充填完井一般都使用不锈钢绕丝筛管而不用割缝衬管。

图5.4 裸眼砾石充填与套管砾石充填5.3.2.完井设计要求

(1).最大限度保护储集层，防止对储层伤害

(2).减小油气流入井筒内的流动阻力

(3).有效封隔油气水层，防止各层间干扰

(4).克服井塌或出砂，保障长期稳产，延长寿命

(5).可以实施注水、压裂、酸化等增产措施

(6).工艺简单、成本低

图5.5 完井方法选择基本思路

5.3.3射孔工艺

1.射孔完井适用的地质条件

(1).有气顶、或有底水、或有含水夹层、易塌夹层等复杂地质条件，因而要求实施分隔层段的储层。

(2).各分层之间存在压力、岩性等差异，因而要求实施分层测试、分层采油、分层注水、分层处理的储层。

(3).要求实施大规模水力压裂作业的低渗透储层。

(4).砂岩储层、碳酸盐岩裂缝性储层。

2.射孔工艺方法

(1).电缆输送套管枪射孔工艺（WIRE CASING GUN）

图5.6 套管枪正压射孔

(2).油管输送射孔工艺（TUBING CORE PERFORATION）

图5.7 油管传输射孔

3保护油层的射孔工艺

(1).采用合理负压差

1200左右负压差，瞬时回波冲洗

——保持Psi

——生产过程中保持合理压差

——根据生产动态，合理计算负压差

(2).优选射孔参数（枪型、弹种、孔密、相位）

——高孔密、深穿透，射孔器材上一对矛盾的合理处置

——产能正比于孔密、出流压耗反比于孔密

——各向异性地层、水平裂缝发育地层、泥灰岩夹层适合于高孔密，可采取大枪装小弹

——各向同性地层、天然垂直裂缝发育地层、钻井液污染严重和大环隙及双层套管，适合于深穿透，可采取小枪装大弹

——射孔枪身径与套管匹配符合合理间隙要求，避免穿深损失过大

——相位角选择视平面、交叉、螺旋布孔格式和地层与井眼轨迹特性，可选60、90、120度

——以API BEREA砂岩靶射孔评价结果、TCP与CFE乘积最大为评判依据

5.3.4完井管柱

一口井从上往下是由井口装置、完井管柱和和井底结构三部分组成。

井口装置的作用是悬挂井下油管柱、套管柱，密封油管、套管和套管与套管之间的环形空间以控制油气井生产、回注（注蒸汽、注气、注水、酸化、压裂和注化学剂等）和安全生产的关键设备。

图5.8 井口装置

完井管柱则包括油管、套管和按一定功用组合而成的完井管柱则包括油管、套管和按一定功用组合而成的井下工具。

(1).自喷井完井管柱

(2).有杆泵井完井管柱

图5.11 有杆泵井完井管柱

井底结构则是连接在完井管柱最下端的与完井方法相匹配的工具和管柱的有机组合体。

5.3.5完井测试

完井测试的主要任务是通过地下资料的收集和分析，确定油、气层的工作价值，为油、气井正常生产和制订合理的开发方案提供可靠的依据。测试时，要取全取准下述几方面的资料：

(1).油、气、水产量；

(2).原始地层压力，井口油管压力和套管压力；

(3).油、气层中部温度及地热增温率；

(4).油、气、水样。

5.4结合实际资料设计的无油管完井方法

借鉴国内外无油管完井技术经验，下入Φ88. 9mm 油管作为生产套管，固井后套管射孔完井，生产中不再下入油管。

5.4.1固井水泥浆体系及性能

优选出一种微膨胀低失水防气窜水泥浆体系，密度为1. 85~ 1. 88 g /cm3，失水低( API失水小于200 mL)，流变性能好，稠化时间为120 ~ 150m in。

5.4.2井口工具及管串附件

选用Φ88. 9 mm水泥头及扶正器、扶鞋扶箍、胶塞采用威德福产品。水泥头

体积小，质量轻，具有胶塞入井显示功能。胶塞为刚性自锁式，可防止水泥浆倒